Pengaruh Silikat terhadap Pola Pelepasan Fosfor

3 II.
2.1
TINJAUAN PUSTAKA
Andisol
Nama Andisol yang sebelumnya adalah Andosol diperkenalkan pada tahun
1947. Nama tersebut mengidentifikasikan order tanah pada sistem Amerika
Serikat, dengan arti tanah gelap yang berasal dari bahasa Jepang yaitu An (gelap)
dan Do (tanah) (Roy, 1979). Andisol merupakan tanah yang berkembang dari abu
vulkan pada kondisi dingin dan iklim lembab (FAO, 1987).
Andisol adalah tanah yang memiliki sifat andik. Sifat Andik terbentuk
pada saat proses pelapukan tephra atau bahan induk lain yang mengandung gelas
vulkan. Beberapa sifat andik adalah sebagai berikut: memiliki C-organik kurang
dari 25 persen bulk density 0.9 g/cm3 atau kurang yang diukur pada hisapan
matriks pF 2.4, retensi fosfat 85% atau lebih dan Al + ½ Fe (diekstrak oleh
ammonium oksalat) sama dengan 2% atau lebih (USDA, 2006).
Mineral liat Andisol adalah mineral liat amorf seperti alofan, imogilit, dan
ferihidrit. Beberapa sifat fisikokimia Andisol secara umum adalah pH H2O antara
5.0–7.0. Kandungan bahan organik sekitar 10–30%, teksturnya lempung hingga
debu, struktur remah dan konsistensi gembur.
Andisol umumnya terbentuk pada topografi yang bergelombang melandai
dan berbukit, di kerucut dan lahar volkan, atau di dataran tinggi volkan, dengan
keadaan curah hujan 2500–2700 mm per tahun. Andisol sering digunakan untuk
tanaman
sayuran,
tanaman
bunga,
teh,
kopi,
kina
dan
hutan
pinus
(Soepraptohardjo, 1975).
2.2
Fosfor (P) dalam Tanah dan Tanaman
P merupakan salah satu unsur hara esensial makro yang
diperlukan
tanaman untuk tumbuh dan berproduksi. Fungsi fosfor di antaranya berperan
dalam; pembelahan sel, pembentukan albumin, pembentukan bunga dan biji,
4 mempercepat pematangan, memperkuat batang, perkembangan akar, memperbaiki
kualitas tanaman terutama sayur-mayur dan makanan ternak, sebagai penyusun
gen, metabolisme karbohidrat dan hal lainya (Hardjowigeno, 1987). Tanaman
mengambil P dalam larutan tanah sebagian besar melalui proses difusi.
Fosfor di dalam tanah berada dalam bentuk organik dan inorganik. P
inorganik umumnya tererap pada komplek erapan. P menjadi relatif tidak tersedia
bagi tanaman Pada tanah masam dengan pH sekitar 4, dikarenakan P diikat oleh
Al dan Fe melalui pertukaran ligan atau terpresipitasi oleh Al3+ dan Fe3+ dalam
larutan menjadi bentuk senyawa Al-P dan Fe-P. Senyawa-senyawa ini akan
menjadi P yang sukar larut dengan berjalannya waktu (Hardjowigeno, 1987). P
diikat dalam bentuk Ca-P (Ca3(PO4)2) pada tanah alkalin (Leiwakabessy, 1988). P
organik terimobilisasi dalam bahan organik tanah dan jika sudah termineralisasi P
organik dapat juga tererap dalam komplek jerapan. Tan (1982) melaporkan bahwa
tanaman juga mengambil P dalam bentuk organik. P dalam bentuk organik berupa
fitin, asam nukleat, dan fosfolipid. Sementara pada Andisol umumnya P dierap
melalui pertukaran spesifik yaitu pertukaran ligan karena banyaknya mineral liat
amorf seperti alofan yang banyak mengandung gugus fungsional OH- (Tan, 1965).
P terdiri dari beberapa fraksi menurut tingkat ketersediaan dan kekuatan
ikatannya di dalam tanah. Tiessen and Moir (1993) mendefinisikan fraksi-fraksi P
berdasarkan bentuk-bentuk P yang diekstrak dengan pengekstrak tertentu.
Fraksi fraksi P tersebut adalah sebagai berikut:
1. Fraksi P yang siap dimanfaatkan oleh tanaman. Fraksi ini diekstrak
dengan menggunakan resin (anion exchange resin) dan sodium
bikarbonat (NaHCO3) 0.5 M.
2. Fraksi yang dierap melalui pertukaran ligan oleh hidrous oksida besi
dan alumunium (Fe-P dan Al-P). Fraksi ini di ekstrak dengan 0.1 M
NaOH.
3. Fraksi berikutnya adalah fraksi P yang diikat oleh Ca dari senyawa
CaCO3 (Ca-P). Fraksi ini diekstrak oleh HCl 1M.
5 4. Fraksi P residu yang merupakan P yang diikat secara kuat. Fraksi ini
diekstrak melalui destruksi H2O2 dan H2SO4.
2.3
Mekanisme Erapan P
P merupakan contoh anion yang dijerap secara spesifik paling penting.
Tanah yang banyak mempunyai muatan variabel karena adanya Al dan Fe hidrus
oksida akan mempunyai erapan maksimum P yang tinggi. Tingkat kekuatan
erapan P tergantung pada jumlah Al dan Fe hidrus oksida yang mengikatnya. Jika
pertukaran ligan itu terjadi oleh satu gugus fungsional dari Al atau Fe hidrus
oksida, maka kekuatan ikatan itu labil yang disebut monodentat. Akan tetapi jika
pertukaran ligan itu terjadi oleh lebih dari satu gugus fungsional maka kekuatan
ikatan itu sangat kuat dan disebut fiksasi (Tisdale dan Nelson, 1975). Selain Al
dan Fe hidrus oksida terdapat pula Al dan Fe bebas dalam larutan tanah yang
dapat melakukan reaksi elektrostatik dengan P yang dalam bentuk ion H2PO4
sehingga membentuk presipitasi Al-P dan Fe-P ( Anwar dan Sudadi, 2007).
Pertukaran ligan, penetrasi anion, H2PO42- pada permukaan oksida
dijelaskan pada Gambar1 berikut.
Fe Fe O Fe OH Fe O Fe Fe O + 2 H2PO4OH OH O P O + 2 OH-
Fe OH O O P
O Fe Gambar 1. Pertukaran H2PO4- ke dalam Permukaan Oksida Fe
Sementara itu fiksasi fosfat pada mineral silikat sering dilaporkan dalam
dua tahap. Tahap pertama berlangsung sangat cepat, selesai sekitar satu hari,
6 yang kemudian diikuti oleh tahap kedua yang lebih lambat. Reaksi pertama yang
sangat cepat dapat dijelaskan sebagai kombinasi jerapan non-spesifik dan
pertukaran ligan pada ujung mineral. Reaksi yang lebih lambat merupakan
kombinasi reaksi perlarutan mineral dan presipitasi fosfor dengan kation dapat
ditukar atau pun kation dari kisi kristal. Sebagai contoh adalah erapan P oleh
kaolinit meningkat dengan konsentrasi P yang ditambahkan. Konsentrasi silika
dalam larutan meningkat secara simultan Pada waktu yang bersamaan (Bohn et
al., 1979). Reaksi pertukaran ligan dapat digambarkan sebagai berikut:
Al2Si2O5(OH)4
2Al(OH)2+ + Si2O52-
2Al(OH)2+ + 2H2PO4-
2Al(OH)2H2PO4
Reaksi pertukaran ligan secara keseluruhan:
Al2Si2O5(OH)4 + 2H2PO4-
2AL(OH)2H2PO4 + Si2O52-
Hasil retensi dan fiksasi fosfat lebih umum dijumpai dalam bentuk tidak
murni sebagai Fe-P atau Al-P, tetapi lebih merupakan campuran. Hasil akhir
dengan Al hidrus oksida disebut varisit (AlPO4.2H2O) dan hasil akhir dengan Al
hidrus oksida disebut strengit (FePO4.2H2O). Bentuk dalam tanah umumnya
berupa campuran yang disebut sebagi seri isomorf varisit-strengit.
2.4
Metode Fraksionasi P
Metode Fraksionasi P awalnya pertama kali dikembangkan oleh Chang
dan Jakson (1957). Chang dan Jackson (1957) menggunakan NH4Cl untuk
mengekstrak “labile” P diikuti dengan NH4F untuk fraksi Al-P. Kemudian
fraksionasi dilanjutkan dengan NaOH untuk mengekstrak Fe-P dan dithionitecitrate untuk P yang ter-occluded. Untuk penetapan Ca-P digunakan larutan HCl.
Penetapan P organik dilakukan melalui pengurangan total P dengan jumlah fraksifraksi P yang telah ditetapkan (Saunders dan Williams, 1955).
Prosedur di atas memiliki banyak masalah dalam interpretasi, seperti
kesulitan dalam membedakan antara P yang diekstrak oleh NH4F dan NaOH
7 adalah benar berasal dari ikatan Al-P dan Fe-P. Kemudian metode Chang dan
Jackson (1975) tidak dapat membedakan bentuk P organik berdasarkan kekuatan
ikatannya (William dan Walker, 1969).
Sebuah alternatif dari fraksionasi P dikembangkan oleh Hedley et al
(1982). P tersedia secara biologis baik orgnaik maupun inorganik diekstrak
menggunakan resin dan bikarbonat. Al-P dan Fe-P dimana P dalam bentuk
inorganik dan organik ditetapkan dengan menggunakan larutan NaOH dengan
konsentrasi yang relatif encer. Untuk Ca-P ditetapkan dengan menggunakan
larutan HCl dengan konsentrasi yang relatif encer.
2.5
Pengaruh SiO32- (Silikat) terhadap P pada Tanah
Pengaruh silikat dilaporkan dapat meningkatkan pH tanah dan KTK serta
mengurangi erapan P Andisol Sumatra (Fiantis et al., 2002). Penggunaan Silikat
dalam bentuk CaSiO3 pada Andisol Lembang dilaporkan oleh Hartono (2007)
dapat mentransformasikan P dalam ikatan Al-P dan Fe-P menjadi resin-P yang
merupakan fraksi P yang sangat tersedia bagi tanaman. Hasil penelitian Hartono
(2007) menununjukkan bahwa silikat berpotensi digunakan untuk menambang P
pada Andisol. Silikat merupakan salah satu cara untuk mensubtitusi P pada
komplek erapan. Pemberian silikat pada tanah juga membantu memperbaiki
kondisi baik fisik maupun secara kimia pada tanah yang telah diberi perlakuan
silikat pada konsentrasi tertentu. Hal ini terbukti oleh Hartono (2007), aplikasi
dari CaSiO3 meningkatkan pH tanah, KTK tanah dan kandungan Ca2+ namun
tidak mengubah Mg2+, K+, dan Na+.
Penambahan Na2SiO3 (natrium silikat) dilaporkan oleh Preez (1970)
mengurangi kelarutan dari alumunium (Preez, 1970). Sementara itu, Lee (2007)
melaporkan bahwa penambahan natrium silikat memperbaiki beberapa sifat kimia
tanah seperti kenaikan pH dan mengurangi erapan P.